Klimaatverandering kan bergen afbreken

Het St. Elias-gebergte in Alaska is meer dan 5000 meter lang en getuigt van een tektonische plaat die ingeklemd zit onder het gebied dat ze opdrijft als een sneeuwploeg. Maar het St. Elias-bereik bevat ook enkele van de grootste gletsjers ter wereld, die onuitputtelijk de bergen afwassen en sediment in de zee dumpen. Nu blijkt uit een nieuwe studie dat de gletsjers winnen, de bergen sneller eroderen dan ze worden gebouwd. Bovendien valt een sprong in de erosiesnelheid van de regio ongeveer een miljoen jaar geleden samen met een overgang naar krachtigere ijstijden een teken dat klimaatverandering een groter dan verwacht effect kan hebben bij het afbreken van bergen.

Gedurende vele jaren behandelden geowetenschappers de erosieve kracht van regen en ijs als een bijzaak van de aardopbouwende krachten van de aarde of de tektoniek. De nieuwe studie suggereert dat ze op speciale plaatsen kunnen domineren. We verlaten meer materiaal dan binnenkomen, vanwege deze verandering in het klimaat, zegt Sean Gulick, een mariene geofysicus aan de Universiteit van Texas (UT), Austin, die de studie leidde. Dit is de eerste keer dat we hebben kunnen bewijzen dat dat kan gebeuren op de schaal van een heel gebergte.

Het werk helpt ook om een ​​idee te bevestigen dat al 30 jaar wordt gehypothetiseerd, maar nooit afdoende is gedocumenteerd in het veld: niet alleen kan bergopbouw het klimaat beïnvloeden (bijvoorbeeld door weerspatronen te veranderen), maar verrassend genoeg kan het klimaat ook berg gebouw. Berghellingen zoeken een kritische rusthoek die een functie is van de botsingskrachten die ze opdrijven en de materiaaleigenschappen van de rots n Anders dan de stapel sneeuw die zich onder een bepaalde hoek verzamelt voor een sneeuwploeg. Als erosie echter te veel gewicht van de top neemt, zal de berg proberen opnieuw op te bouwen en terug te keren naar die kritieke hoek door interne vervorming en veranderingen in fouten in de berg. De nieuwe studie van het St. Elias-gebergte laat zien dat erosie inderdaad het evenwicht heeft verstoord, en andere studies hebben aangetoond dat de fouten bij het bouwen van de bergketen zich aanpassen aan het nieuwe regime.

Het hele systeem is niet goed, zegt Gulick. Het berggebouw begint nu al te proberen de erosie in te halen, zegt hij.

Erosie, een notoir moeilijk proces om te bestuderen, is extreem in het St. Elias-gebied. Omdat de regio op een grote breedtegraad ligt, kan vocht uit de nabijgelegen Stille Oceaan zich ophopen in enkele van de krachtigste gletsjers ter wereld. Dat was een reden waarom Gulick en zijn team besloten het te bestuderen. Een andere reden: de regio is relatief klein en begrensd. Er is één manier waarop materiaal de bergen in kan gaan, en één manier om het te verlaten. Met behulp van kennis over de geometrie van de tektonische platen schatten de onderzoekers dat de snelheid van materiaal dat de bergen bouwt de afgelopen 6 miljoen jaar vrij constant is geweest.

Een grotere uitdaging was het verzamelen van alle sedimenten die uit de bergen waren geërodeerd en door de gletsjers in de oceaan werden gedumpt. Gedurende 2 maanden in 2013 boorde de JOIDES-resolutie, het schip voor het International Ocean Discovery Program, de sedimenten van de oceaanbodem op, waarbij modder- en rotskernen werden opgehaald die toen waren gedateerd. Hierdoor konden de wetenschappers begrijpen hoe de sedimentatiesnelheid in de loop van de tijd veranderde. Tussen 2, 8 miljoen en 1, 2 miljoen jaar geleden overschreed de snelheid van materiaal dat de bergen inging de sedimentatiesnelheid. Ongeveer 1, 2 miljoen jaar geleden versnelde de bezinkingssnelheid - tegelijkertijd dat de ijstijden op aarde intensiever begonnen op te treden met intervallen van 100.000 jaar in plaats van in cycli van 40.000 jaar. Sinds 700 miljoen jaar geleden heeft het transport van materiaal uit de regio het materiaal overschreden met 50% tot 80%, meldt het team vandaag online in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

Gulick zegt dat de sedimentatiegraad verbazingwekkend hoog is, maar liefst 80 centimeter per 1000 jaar. Dat is ongeveer vier keer de hoeveelheid materiaal dat momenteel uit de Himalaya komt, zegt hij.

James Spotila, een geoloog aan het Virginia Polytechnic Institute en de Staatsuniversiteit in Blacksburg, die geen deel uitmaakte van de studie, zegt dat het onderzoeksteam voorzichtig moet zijn om de nauwkeurigheid van de resultaten niet te overdrijven. In een eerder onshore-experiment probeerde Spotila het materiaal te schatten dat het St. Elias-gebergte in en uit ging, en vond het moeilijk om de regio nauwkeurig te begrenzen. Rivieren en gletsjers kunnen ook materiaal afzetten dat is geërodeerd van buiten de bergketen, zegt hij, eraan toevoegend dat het heel moeilijk is om precies te zeggen hoeveel materiaal de tektonische platen binnenbrengen.

"Hoe goed ken je die twee cijfers echt?" Vraagt ​​hij. "Ik weet niet zeker of ik er persoonlijk van overtuigd ben dat de volumetrische vergelijking echt al die complexiteit omvat." Het echte nieuws, zegt Spotila, is de nauwkeurigheid van de snelheden van sedimentatie op zee. "Hier lukken ze het vrij goed, " zegt hij. "Het neemt toe en de timing van die versnellingen komt overeen met veranderingen in het klimaat."

De nieuwe studie zal ook helpen het idee te bevestigen dat de bergen zich kunnen aanpassen aan extreme veranderingen in erosie. Er zijn al aanwijzingen dat het St. Elias-gebergte reageert op de abnormaal hoge erosiesnelheden, zegt Terry Pavlis, een structurele geoloog aan de UT El Paso en de leider van een eerdere onshore-studie. Hij ontdekte vele geologisch recente fouten onder ondiepe hoeken - die allemaal erop wijzen dat de berg in de afgelopen miljoen jaar aanpassingen heeft gedaan in de manier waarop de rotsen zich ophopen. "Het gaat proberen zich aan te passen en een verhoging te produceren waar erosie een gat heeft verwijderd", zegt Pavlis. Maar het kan een verloren zaak zijn, zegt hij. "In principe heeft erosie de strijd gewonnen", zegt hij. "De bergen proberen opnieuw op te bouwen, maar ze kunnen het niet bijhouden."